Полный текст:
Содержание
3.2.1. 1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОРМОПРОИЗВОДСТВА.................. 3
1.1. Определение посевных площадей..................................................... 3
1.2. Составление технологии производства кормов............................. 4
1.3. Техническое обеспечение технологии производства кормов....... 7
1.4. Составление графика использования энергомашин................... 11
3.2.1. 2. ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ................................................... 14
3.2.1. 3. ВОДОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ....................................................... 28
3.1. Определение потребного количества воды.................................... 28
3.2. Гидравлический расчет водопроводной сети................................ 30
3.3. Расчет потерь напора........................................................................ 33
3.4. Расчет емкости бака и высоты водонапорной башни.................. 35
3.5. Выбор насосной станции................................................................. 37
3.5.1. Расчет производительности насосной станции........................ 38
3.5.2. Расчет напора насосной станции............................................... 39
3.5.3. Расчет мощности для привода насоса........................................ 40
3.2.1. Список литературы.............................................................................................. 41
1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОРМОПРОИЗВОДСТВА
1.1. Определение посевных площадей
Для получения кормов возделывают однолетние и многолетние травы (зеленый корм, сено рассыпное и прессованное, травяная мука, сенаж), кукурузу и подсолнечник на силос, зерновые и зернобобовые культуры для получения концентрированных кормов, корнеклубнеплоды и другие культуры.
Посевные площади для производства кормов определяют исходы из плановой урожайности сельскохозяйственной культуры, поголовья животных и их суточного кормового рациона в летний и зимний периоды по выражению:
где F- посевная площадь га; суточный
Qс.л., Qс.з. - суточный расход данного вида корма в летний и зимний периоды года, т;
Тл., Тз. - продолжительность летн6его и зимнего периодов использования данного вида корма, дни;
У – урожайность данной культуры, т/га;
К1- коэффициент, учитывающий потери кормов при транспортировке и хранении;
К2 - коэффициент, учитывающий использование данной продукции для других целей (переработка, сбыт и др.).
Суточный расход кормов в летний и зимний периоды определяют по выражению:
,
где qi – суточная норма выдачи данного вида корма на одно животное данного вида, кг;
mi – поголовье животных данного вида.
Таким образом, получаем:
Посевные площади для яровых зерновых:
Посевные площади для кукурузы на силос:
.
1.2. Составление технологии производства кормов
Технология производства продукции растениеводства – это перечень производственных операций и работ, обязательных для выполнения в определенной последовательности с целью получения конечного продукта. Технологии в сельском хозяйстве представляют в виде технологических карт на возделывание и уборку сельскохозяйственных культур. Технологическая карта содержит в том числе сведения о том, какие работы, когда и какими машинами следует выполнить, чтобы получить запланированный урожай.
Все технологии включают общие группы технологических операций: основную и предпосевную обработки почвы; внесение удобрений; посев и посадку; уход за растениями; уборку урожая.
Типовые технологические карты на возделывание и уборку сельскохозяйственных культур составлены для каждой природно-климатической зоны страны. В каждом хозяйстве эти карты уточняются с учетом имеющейся техники и других возможностей хозяйства.
Для удобства определения потребности хозяйства в энерго- и рабочих машинах и энергоносителях при производстве данного вида кормов технологию возделывания и уборки каждой сельскохозяйственной культуры рекомендуется составлять по определенной форме (табл.1).
Наименование производственных операций записывают в таблицу в хронологической последовательность. Объем работ (га, т) устанавливается на основе исходных данных.
Начало и продолжительность выполнения работ устанавливается на основе агротехнических рекомендаций с учетом биологических особенностей возделываемой культуры и местных условий.
Машины, подвираемые для агрегата, должны быть взаимоувязаны по энергетическим показателям. Более мощные тракторы общего назначения используются преимущественно на энергоемких операциях (основная и предпосевная обработки почвы, посев зерновых культур и др.), а универсально-пропашные тракторы меньшей мощности – не менее энергоемких процессах пропашные тракторы меньшей мощности – не менее энергоемких процессах (междурядная обработка, транспортные работы, агрегатированные кормо-, корне- и клубнеуборочных машин и др.) или на полях с короткой длиной гона.
Рабочие машины и состав агрегата для выполнения каждой операции подбираются на основе зональных рекомендаций по типовым технологическим картам или из справочного материала.
Нормы выработки за смену и расход топлива на единицу выполненной работы выбираются из соответствующих справочников.
Таблица 1. Производственные операции по возделыванию и уборке яровых зерновых
№
Наименование производственных операций
Единица измерения
Объем работ
Сроки выполнения работ
Агрегат (марки машин)
Нормы
Начало
Рабочие дни
Энергомашина
Рабочие машины (марка)
Сцепка
Выработка, га, т/см
Расход топлива, кг/га, кг/т
1
Основная обработка почвы
Га
16711,5
10.04
8
ДТ-75
ДП-8А
1094
81,4
2
Предпосевная обработка почвы
Га
16711,5
19.04
10
ДТ-75
БДТ-3
879,6
66,7
3
Внесение удобрений
Га
16711,5
29.04
13
Т-150К
ПРТ-11
676,6
51,6
4
Посев яровых зерновых
Га
16244,3
12.04
14
Т-150
4СЗ-3,6
СП-16
610,7
46,3
5
Посев кукурузы на силос
Га
467,2
26.05
7
МТЗ-60АВ
4СЗ-3,6
СП-16
35,1
2,66
6
Уход за растениями
Га
16711,5
05.06
78
Т-150
4СЗ-3,6
СП-16
195
14,8
7
Уборка урожая
Га
16711,5
15.08
7
МТЗ-60АВ
4СЗ-3,6
СП-16
1257
95,4
1.3. Техническое обеспечение технологии производства кормов
для своевременного выполнения всех объемов работ при возделывании и уборке сельскохозяйственных культур необходимо определить потребное количество энергосредств, рабочих машин и энергоносителя для выполнения каждой операции. Для этого следует составить сводную таблицу перечня производственных операций по возделыванию и уборке заданных культур (табл.2). Наименование работ записываются в таблицу в хронологическом порядке их выполнения, согласно технологии выполнения и уборки. Если сроки и агротехнические требования выполнения одноименных операций для возделывания разных культур совпадут, то в табл.2 операции записываются один раз, а объемы работ суммируются.
Продолжительность рабочего дня и коэффициент сменности принимаются с учетом напряженности выполнения работ.
Потребное количество энергомашин для выполнения отдельных операций в указанные сроки определяется по формуле:
,
где Wдн – объем работ, который необходимо выполнить за один рабочий день, га, т;
Wсут – объем работ, выполняемый агрегатом за сутки, согласно нормам, га, т.
, ,
где Wобщ – общий объем работ, га, т;
nр – количество рабочих дней;
– сменная норма выработки агрегата, га/смена, т/смена.
Полученное количество тракторов не округляем до целого значения.
Потребное количество рабочих машин определяется по формуле:
,
где - потребное количество агрегатов для выполнения работ в указанные сроки;
- количество машин в одном агрегате.
Потребное количество агрегатов равно потребному количеству тракторов, округленных к стону увеличения до целого значения.
Потребное количество сцепок равно количеству агрегатов.
Потребное количество топлива для выполнения производственных операций определяется по выражению:
,
где - норма расхода топлива на единицу работы, кг/га, кг/т.
Количество топлива, необходимое для выполнения всех работ по возделыванию и уборке сельскохозяйственных культур, определяется суммированием расхода топлива на выполнения этих работ, т.е.:
.
Результаты расчетов заносим в таблицу (табл.2).
Таблица 2. Потребность в технике и энергоносителях для возделывания и уборки яровых зерновых
№
Наименование операций
Начало работ
Количество рабочих дней
Единица измерения
Общий объем работ, га
Дневной объем работ
Коэффициент сменности
Состав агрегата
Требуется
Энергомашина
Рабочие машины
Количество рабочих машин в агрегате
Сцепка
Энергомашин
Рабочих машин
Сцепок
Топлива, кг
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
1
Основная обработка почвы
10.04
8
Га
16711,5
2089
1,5
ДТ-75
ДП-8А
2
-
1,3
4
2
1360316
2
Предпосевная обработка почвы
19.04
10
Га
16711,5
1671
1,5
ДТ-75
БДТ-3
2
-
1,3
4
2
1114657
3
Внесение удобрений
29.04
13
Га
16711,5
1286
1,5
Т-150К
ПРТ-11
2
-
1,3
4
2
862313
4
Посев яровых зерновых
12.05
14
Га
16244,3
1160
1,5
Т-150
4СЗ-3,6
3
СП-16
1,3
6
2
753639
Продолжение Таблицы 2
№
Наименование операций
Начало работ
Количество рабочих дней
Единица измерения
Общий объем работ, га
Дневной объем работ
Коэффициент сменности
Состав агрегата
Требуется
Энергомашина
Рабочие машины
Количество рабочих машин в агрегате
Сцепка
Энергомашин
Рабочих машин
Сцепок
Топлива, кг
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
5
Посев кукурузы на силос
26.05
7
Га
467,2
67
1,5
МТЗ-60АВ
4СЗ-3,6
3
СП-16
1,9
6
2
1243
6
Уход за растениями
30.06
45
Га
16711,5
371
1,5
Т-150
4СЗ-3,6
3
СП-16
1,3
6
2
247330
7
Уборка урожая
15.08
7
Га
16711,5
2387
1
МТЗ-60АВ
4СЗ-3,6
3
СП-16
1,3
6
2
1594277
1.4. Составление графика использования энергомашин
График использования энергомашин составляется с целью определения потребности хозяйства в энергомашинах для производства данных видов кормов, а также планирования использования энергосредств. Он составляется для каждой энергомашины в отдельности.
График строится на основе результатов расчета потребности в энергомашинах для выполнения каждой операции. Он представляет собой диаграмму, показывающую, сколько машинно-тракторных агрегатов и в какое время должны работать. График строится в координатах: календарное время года (ось абсцисс) – потребное количество энергомашин (ось ординат) (рис.1). Основания полученных прямоугольников выражают количество рабочих дней для выполнения соответствующих работ, а их высота – потребное количество энергомашин для выполнения этих работ. Цифра в прямоугольнике соответствует порядковому номеру, присвоенному данной операции в табл.2.
При совпадении календарных сроков выполнения разных работ данной энергомашиной прямоугольники строятся друг над другом. Наибольшая суммарная высота прямоугольников в напряженный период выполнения работ соответствует потребности хозяйства в данной марке энергомашины при производстве данного вида кормов.
Рис.1. График использования энергомашин
С целью наиболее равномерной загрузки энегромашин и уменьшения их потребного количества следует при необходимости произвести корректировку плана выполнения работ.
Обычно применяют следующие способы корректировки:
- Изменение сроков выполнения работ в пределах агротехнических допусков;
- Изменение продолжительности рабочего дня (коэффициента сменности) на отдельных видах работ, выполнение которых допускается в темное время суток;
- Перераспределение работ между энергомашинами разных марок;
- Привлечение энергомашин сторонних организаций (если это возможно) в напряженный период.
После корректировки плана выполнения работ вносим соответствующие изменения в табл.2.
Потребное количество энергомашин для возделывания и уборки заданных сельскохозяйственных культур определятся по их максимальному значению на скорректированном графике использования энергомашин с учетом коэффициента технической готовности по формуле:
.
Коэффициент технической готовности учитывает, что часть энергомашин может находиться на техническом обслуживании и ремонте, и можно принять в зависимости от продолжительности напряженного периода.
На основе табл.2 составляется также перечень необходимых рабочих машин и потребное их количество.
На графике использования энергомашин строится также и интегральная кривая расхода энергоносителя , наглядно показывающая потребность хозяйства в топливе для своевременного выполнения этих работ. для этого по оси ординат в конце каждого месяца (или выполнения каждой работы) в принятом масштабе откладываются нарастающим итогом отрезки, соответствующие расходу топлива за этот период, и точки соединяют ломаной кривой. Данные для построения графика расхода энергоносителя берутся из табл.2 (колонка 16).
2. ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ
Для решения задач управления ЭЭС на различных иерархических уровнях, в том числе и с учетом надежности и качества электроснабжения не представляется возможным воспользоваться какой-то единой математической моделью. При решении каждой конкретной задачи в зависимости от временной заблаговременности, территориальных размеров зоны управления требуются разные подходы к учету влияющих факторов, степени их полноты и точности представления.
Решаемая задача комплексной оценки надежности электроснабжения и качества электроэнергии в сельских распределительных сетях весьма специфична и, фактически, ставится впервые.
Решаемую задачу можно разделить на три этапа:
1. Оценка вероятностей (относительных длительностей) возможных состояний (нормальных, ремонтных, и аварийных) каждой из питающих магистралей.
2. Расчет и оптимизация каждого из состояний, определенных на первом этапе.
3. По результатам вычислений на этапах 1 и 2 – расчет показателей надежного и качественного электроснабжения потребителей.
Для выполнения расчетов требуются следующие исходные данные:
1) расчетная схема питающей магистрали с отпайками и параметрами трансформаторных подстанций;
2) нагрузки в узлах потребления;
3) показатели надежности (вероятность аварийного простоя и относительная длительность простоя в плановых ремонтах) каждого элемента расчетной схемы: ЛЭП, трансформаторов, реакторов, УПК, коммутационных аппаратов и т.д.;
4) электрические параметры (сопротивления и проводимости, номинальные мощности) всех элементов расчетной схемы;
5) регулировочные возможности по изменению коэффициента трансформации трансформаторов;
6) диапазоны изменения напряжения на шинах центра питания.
В результате применения предлагаемой методики определяются следующие показатели:
1. суммарный недоотпуск электроэнергии за год из-за погашения потребителей;
2. суммарный недоотпуск электроэнергии за год из-за снижения качества электроэнергии у потребителей;
3. сумма недоотпусков электроэнергии, вычисленных в п.п. 1 и 2.
Для оценки вероятностей возможных состояний питающей магистрали предлагается использовать общую теорему о повторении опытов теории вероятностей, обобщающей теоремы сложения и умножения вероятностей в виде
где – число основных элементов, образующих распределительную магистраль; – вероятность работоспособного состояния -го элемента магистрали;
– вероятность (относительная длительность) нахождения -го элемента в плановом ремонте (такое представление становится актуальным в связи с переходом от нормирования ремонтов к ремонтам «по состоянию»);
– вероятность аварийного состояния (отказа) -го элемента.
При этом
есть полная группа событий, в которых может находиться -й элемент.
Как уже отмечалось, из всех возможных рассматриваются только состояния:
1) нормального режима , вероятность которого равна
2) режимов, характеризующихся плановым ремонтом одного из элементов магистрали :
;
3) режимов, характеризующихся аварийным простоем одного из элементов магистрали :
;
4) режимов, характеризующихся наложением на плановый ремонт -го элемента аварийного простоя -го элемента :
.
В данной постановке наиболее ответственным этапом является уточненный расчет электрических режимов. Для этих целей используется программа СДО-6, разработанная в ИСЭМ СО РАН.
В предлагаемой математической модели целесообразно представлять снижение напряжения и выхода этого параметра за пределы ГОСТ в форме ограничения (отключения) потребителей, так как ввод этого параметра в допустимую область можно осуществить снижением нагрузки в соответствующих узлах на некоторую величину, минимально необходимую (при условии, что все остальные способы ввода режимных параметров в допустимую область исчерпаны, а именно: включено в работу все резервное оборудование, использована избыточность сети и трансформаторов, использованы допустимые перегрузки оборудования, использованы автоматические и регулирующие устройства, типа РПН и т. п.).
Такое допущение позволяет получить обобщенный показатель (снижение покрытия нагрузки), учитывающий и бесперебойность электроснабжения и качество электроэнергии в зависимости от надежности системы.
Немаловажным вопросом в данной модели является приоритетность отключения нагрузки. Здесь эта задача решается, исходя из категорийности и удаленности потребителей от центра электроснабжения. Сначала производится отключение наиболее удаленных потребителей от центра электроснабжения с наибольшим отклонением напряжения и с наименьшей значимостью категории электроснабжения, а так как узлы в сети взаимозависимы по напряжению, то, уменьшая нагрузку в одном узле (особенно, если он электрически наиболее удален от источника питания), тем самым поднимаем напряжение не только в этом узле, но и в других. Если эта мера не приводит к желаемому результату, то производим отключение следующих наиболее удаленных потребителей от центра питания потребителей (3-й или 2-й категории) и т.д.
При расчетах надежности электроснабжения неизбежны упрощения, с целью снижения сложности расчетов. Упрощения могут быть различными в зависимости от методики и объема расчетов. К примеру: питающие центры работают безотказно; повреждение в линии с равной вероятностью может быть в любой точке линии; не учитываются неустойчивые повреждения; не всегда учитывается такой фактор повреждения системы электроснабжения, как хищение провода или вандализм.
В заключении следует заметить, что выбранная форма реализации предложенной методики на современном этапе больше соответствует условиям управления сельскими сетями и уровнем оснащенности вычислительной техникой и соответствующими специалистами.
Основным проблемным звеном в цепи электроснабжения сельскохозяйственных потребителей, как отмечалось, являются распределительные сети напряжением 0,4…35 кВ, которые по протяженности составляют более 80% сетей всех напряжений.
Для того чтобы оценить реальное состояние распределительных сетей, необходимо оценить надежность электрооборудования этих сетей.
Для оценки состояния надежности электрооборудования были взяты исходные данные по Жигаловскому РЭС Восточных электросетей Иркутской области. В качестве источника информации использовались журналы аварийных отключений, журналы преднамеренных отключений, суточные ведомости нагрузок, схемы электроснабжения, схемы подстанций, паспортная документация. Следует отметить, что сбор статистической информации по аварийным и преднамеренным отключениям, а также по другим параметрам практически не велся с 1990 года и начал вестись только в последнее время (с 2002 г.).
Всего было рассмотрено по Жигаловскому району 202 км линий 10 кВ, 47 км линий 20 кВ, 40 км линий 35 кВ. Средний срок эксплуатации линий, отходящих от подстанции Жигалово составляет 27 лет. Воздушные линии выполнены в основном на деревянных опорах, что от общего количества опор составляет 97%. И только 3% приходится на железобетонные опоры. Срок службы деревянных опор 10-15 лет, железобетонных – 45-50 лет. Из общего количества распределительных сетей 10, 20 кВ по Жигаловскому району 80% линий находятся в ухудшенном состоянии. Из обработанного материала можно сделать выводы, что в целом по Восточным сетям наблюдается динамика роста аварийных отключений, при этом самыми проблемными видами аварийных отключений являются невыявленные отказы, а также отказы, вызванные падениями деревьев, мокрым снегом с дождем, отказы, вызванные повреждениями у потребителей, и повреждения комплектных трансформаторных подстанций (КТП).
Ниже на рис.2 приведена динамика нарушений в работе оборудования ПС и ВЛ в Восточных сетях по полугодиям.
Как видно из рисунка, происходит устойчивое увеличение числа аварийных отключений как на ПС, так и на ВЛ, а также происходит рост невыявленных отключений.
Из них, а также из рис.3 можно увидеть, что наблюдается неблагоприятная динамика по увеличению аварийного недоотпуска электроэнергии. Это связано с тенденцией увеличения количества аварийных отключений (см. рис. 1), в т.ч. и по причине физического старения и износа ВЛ.
Рис.2. Динамика нарушений в работе оборудования ПС и ВЛ в Восточных сетях по полугодиям.
Также наблюдается рост преднамеренных отключений, как это видно из рис.4. Увеличение количества таких отключений связано с растущим физичес-ким износом элементов сети и необходимостью поддержания работоспособного состояния распределительных электросетей. Но в то же время увеличение преднамеренных отключений снижает количество аварийных отключений в 2004 году, так как это способствует более качественному обслуживанию сетей (см. рис.5, год 2004).
Рис.3. Аварийный недоотпуск электроэнергии по Жигаловскому району за 2002–2004 гг.
Рис.4. Количество преднамеренных отключений по Жигаловскому
району за 2002–2004 гг.
Рис.5. Количество аварийных отключений по Жигаловскому
району за 2002–2004 гг.
На рис.6 представлено распределение в течении года аварийных и преднамеренных отключений по Жигаловскому району. На рис.7 – распределение нагрузки в течение года по подстанции Жигалово в относительных единицах.
Рис.6. Количество аварийных и преднамеренных отключений
по Жигаловскому району за 2002–2004 гг.
Рис.7 Нагрузки по подстанции Жигалово в 2003 г.
Как видно из рисунков 6 и 7, с ноября месяца, с началом зимнего сезона происходит увеличение нагрузок и, как следствие, увеличение аварийных отключений. Количество аварийных отключений продолжает стабильно увеличиваться до марта месяца, так как на эти месяцы приходится пик нагрузки, и оборудование электросетей зачастую работает с перегрузкой.
Количество преднамеренных отключений в эти месяцы относительно невелико, а в декабре и вовсе преднамеренных отключений не производится. Это связано с трудностями обслуживания оборудования из-за низких температур, а также с трудностями доставки обслуживающих бригад в ту или иную точку обслуживания и, главное, нецелесообразным проведением плановых отключений в период максимальных нагрузок. Именно в эти месяцы происходит большинство аварийных отключений, связанных с повреждениями КТП, РТП, невыявленными причинами, повреждениями у потребителя и в меньшей мере повреждениями, вызванными падением деревьев, а также на эти месяцы приходится основное количество часов, при котором потребитель работает на напряжении низкого качества и имеет место основной недоотпуск электроэнергии из-за низкого качества напряжения. В марте и апреле происходит “всплеск” преднамеренных отключений, так как за прошедшее время было накоплено много оборудования, подлежащего текущему и капитальному ремонту, а также техническому обслуживанию. В июле происходит всплеск аварийных отключений. Это связано с климатическими особенностями региона (ветра, дожди, грозы), именно на этот промежуток времени приходится большинство аварийных отключений, связанных с падением деревьев, дождем, невыявленными причинами. В этот период времени напряжение обычно соответствует параметрам ГОСТ 13109-97. К ноябрю происходит уменьшение преднамеренных отключений и аварийных отключений, так как за летний период электросетевое оборудование проходит техническое обслуживание и текущие ремонты, и подготавливается к зимнему сезону. Увеличение нагрузки, а соответственно и выход отклонения напряжения за пределы ГОСТа влияют на увеличение аварийных отключений, которые в основном, происходят по техническим причинам и слабо зависят от природных условий в этот период.
Далее в работе приводится расчет уровня надежности и качества электрической энергии в электросетевых районах Иркутской области. Для отображения более полной картины состояния распределительных сетей был применен коэффициент готовности с учетом низкого качества напряжения. Он более объективно отображает действительное состояние распределительных сетей.
Рис.8. Изменение параметра потока отказов магистральных ЛЭП
На рис.8 представлены изменения параметра потока отказов по основным ЛЭП распределительной сети Жигаловского района.
На рис.9 представлена динамика изменения коэффициента готовности электроснабжения при отказах элементов сети и коэффициента готовности, дополнительно учитывающего период работы потребителей с низким напряжением. Аналогичные графики имеют место и для других магистралей. Как видно из графика, при ухудшении коэффициента готовности, связанного только с отказами, происходит и ухудшение показателя коэффициента готовности с учетом низкого качества напряжения. Если сопоставить рис.8 с рис.10, то видно, что при ухудшении показателя параметра потока отказов происходит и ухудшение таких показателей надежности, как коэффициент готовности при отказах и коэффициент готовности с учетом низкого качества напряжения.
Исходя из коэффициента готовности с учетом низкого качества напряжения, можно судить о действительном техническом состоянии линии и о том, в каком состоянии она будет через некоторое время. Если рассмотреть линию электропередачи только что введенную в эксплуатацию, то у нее будут нормальные показатели надежности, в том числе и коэффициент готовности при отказах элементов сети, но если эта линия электропередачи продолжительный отрезок времени в году работает при больших перегрузках, то в этом же периоде или в недалеком будущем произойдет рост аварийных выходов из строя оборудования этой линии, что приведет к ухудшению показателей надежности. В то же время при перегрузках этих линий неизбежно будет иметь место снижение напряжения на шинах электроприемников, питающихся от этой линии. В результате, снижение надежности ВЛ приведет к снижению качества электроэнергии. А снижение качества на шинах потребителя приведет к снижению надежности его электрооборудования.
Рис.9. Изменение коэффициента готовности при отказах элементов сети Кго и коэффициента готовности с учетом низкого качества напряжения Кго+к на ВЛ Жигалово – Грузновка за 2002–2004 гг.
На рис.10 приводится блок-схема алгоритма комплексной оценки надежности электроснабжения и качества электроэнергии в сельских распределительных сетях.
Из полученных данных, приведенных в работе, можно сделать вывод, что данные линии электропередачи находятся в неудовлетворительном состоянии. Это связано с длительным периодом неудовлетворительной эксплуатации сетей, когда отсутствовало необходимое обновление оборудования. Поэтому в ближайшие годы требуется настоятельная необходимость существенной модернизации сетевого хозяйства с тем, чтобы избежать ущербов, наносимых общественному производству.
Ущерб, наносимый сельскохозяйственным потребителям в результате недоотпуска электроэнергии из-за вероятных отказов элементов сети, можно рассчитать по формуле:
где – удельный ущерб от недоотпуска 1 кВт•ч, руб/(кВт•ч), оцениваемый замыкающими приведенными затратами на производство сельскохозяйственной продукции;
– суммарный недоотпуск электроэнергии кВт•ч.
Следует иметь в виду, что значения удельных ущербов для конкретных сельскохозяйственных предприятий могут значительно отлича ться от среднего значения и зависят от типов потребителей. Другая причина заключается в невозможности точного определения объема потерянной продукции. Эти объемы зависят от момента отключения, его длительности, а также многих технологических и биологических факторов, заранее непредсказуемых, например возраста животных и птицы. Общий ущерб сельскохозяйственных потребителей может колебаться в значительных пределах.
Рис.10. Блок-схема комплексной оценки надежности и качества электроснабжения.
Обобщая изложенное можно кратко сформулировать набор мер по обеспечению надежности и качества электроснабжения.
В целом, для повышения надежности оборудования подстанций и линий электропередачи рекомендуются следующие способы и средства:
· расширение и расчистка трасс;
· совершенствование коммутационного оборудования;
· телесигнализация и телеуправление коммутационными аппаратами;
· усиление механической прочности ВЛ;
· секционирование линий;
· применение конструкций, предотвращающих вибрацию, схлестывание проводов и хищение электроэнергии;
· резервирование линий и оборудования;
· повышение квалификации ремонтного и дежурного эксплутационного персонала;
· выбор оптимальной стратегии и контроль сроков проведения ремонтов всех видов (по возможности автоматизированный);
· применение систем автоматических подсказок оперативному персоналу при возникновении нештатных ситуаций.
Для повышения качества электрической энергии рекомендуются следующие способы и средства:
· развитие электрических сетей с опережением роста нагрузок;
· поддержание оптимальной нагрузки трансформаторов;
· своевременное увеличение сечения проводов;
· переход линий на следующий класс напряжений;
· уменьшение отклонений напряжения от номинального уровня.
Проанализировав всю совокупность рекомендуемых мер, имеющиеся финансовые возможности сетевой компании и доступные средства повышения надежности и качества электроснабжения, предлагается в качестве первоочередных мер для рассматриваемых сетей Жигаловского района использовать следующие мероприятия.
1. Оснащение сетей 10 кВ оборудованием нового поколения, предохранителями-разъединителями выхлопного типа ПРВТ-10 производства Великолукского завода, которые предназначены для защиты силовых трансформаторов и распределительных сетей от коротких замыканий и перегрузок, а также включения-отключения участков электрической цепи с отключенной нагрузкой при помощи оперативной штанги.
2. Установку на линиях электропередачи распределительной сети устройств продольной компенсации (УПК) с целью повышения пропускной способности ЛЭП, снижения потерь мощности и напряжения.
3. Широкое применение при профилактических осмотрах и техническом обслуживании тепловизионного контроля элементов ЛЭП и оборудования подстанций.
Расчеты по предложенной методике технико-экономической эффективности предлагаемых мероприятий показали, что срок окупаемости этих мероприятий не превышает 2–3 лет при несущественных первоначальных затратах.
Сетевым компаниям следует настоятельно рекомендовать комплексное применение мероприятий с целью обеспечения приемлемого уровня надежности и качества электроснабжения в рассматриваемых, реформируемых условиях.
3. ВОДОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ
3.1. Определение потребного количества воды
Определение потребного количества воды на объекте водоснабжения – весьма ответственный момент, так как получение данные используют в качестве исходных для выбора водопроводных сооружений и оборудования.
Общий расход воды на ферме зависит от вида и поголовья животных, от технологических операций, на которые расходуется вода, от расхода воды на нужды обслуживающего персонала и др. Для определения потребного количества воды необходимо знать всех возможных потребителей с учетом перспективного плана развития объекта водоснабжения и правильно установить для них соответствующие нормы водопотребления.
Под нормой водопотребления принято считать количество воды, которое в среднем расходуется потребителем в течение суток.
Чтобы определить средний суточный расход воды по отдельным видам потребителей, надо число этих потребителей умножить на соответствующие им средние суточные нормы водопотребления. Суммируя среднесуточные расходы по отдельным видам потребителей, получим суточный расход воды по объекту водоснабжения:
,
где - число потребителей каждого вида;
- средняя суточная норма потребления воды отдельны потребителем.
Потребление воды на животноводческих фермах и в населенных пунктах в разное время гора различно. Колеблется оно и в течение суток.
Водопроводные сооружения и оборудование следует выбирать с таким расчетом, чтобы их пропускная способность была достаточна для подачи потребителю в любое время такого расхода, который бывает в сутки с наибольшим водопотреблением и в те часы этих суток, когда наблюдается максимальный расход воды.
Максимальный суточный расход воды находят путем умножения среднего суточного расхода на коэффициент суточной неравномерности:
,
где - коэффициент суточной неравномерности.
При расчетах принимают: для животноводческого сектора ; для жилищно-коммунального сектора сельской местности .
Максимальный часовой расход воды определяют с учетом коэффициента часовой неравномерности:
,
где - коэффициент часовой неравномерности.
При расчетах принимают: для животноводческого сектора ; для жилищно-коммунального сектора .
Для выбора диаметра труб водопроводных сетей необходимо знать наибольший секундный расход воды:
.
Результаты расчетов представлены в вида таблицы (табл.3).
Таблица 3. Расход воды объектами водоснабжения
№
Наименование объекта
Расход воды
, л/сут
, л/сут
, л/ч
, л/с
1
Ферма КРС
40000
52000
6500
1,8
2
Ферма молодняка КРС
24000
31200
3900
1,08
3
Свиноферма
15000
19500
2437,5
0,68
4
Маслозавод
550000
660000
41250
11,46
5
Жилой сектор
34200
41040
2565
0,71
3.2. Гидравлический расчет водопроводной сети
Гидравлический расчет водопроводной сети заключается в определении диаметров труб и потерь напора для преодоления сопротивления в трубах при пуске по ним расчетных расходов воды. при заданных расходах диаметр одновременно определяет и величину потерь напора в них: чем меньше диаметр, тем больше потери, и напор, чем больше диаметр, тем потери будут меньше.
При расчете наружной водопроводной сети на плане водоснабжения следует в первую очередь нанести трассу водопровода, т.е. составить ее схему. В результате ля расчета водопроводной сети будут известны длины отдельных участков трубопровода и их высотные отметки.
Вода может транспортироваться по трубопроводам как с частичным ее отбором по пути движения, так и без отбора. Расход, отбираемый их трубопровода в ряде промежуточных точек, называется путевым или попутным расходом. Расход, подаваемый по трубам без отбора, называется транзитным расходом.
При расчете схему водопроводной сети разбивают на отдельные участки. Начальные и конечные точки каждого участка называют узлами. Из узлов по трубопроводам вода направляется к нескольким потребителям. Расчетная схема наружной водопроводной сети приведена на рис.11. На схеме римскими цифрами выделены расчетные участки водопроводной сети.
Если нет путевого расхода на данном расчетном участке трубопровода, то расчетный расход воды на данном участке равен сумме максимальных секундных расходов воды всеми потребителями, которым вода поступает через данный участок.
Рис.11. Расчетная схема водоснабжения
После установления расчетных расходов расчетный диаметр каждого из участков водопроводной сети определяют по расчетному расходу, проходящему по этому участку:
,
где - скорость движение воды в трубопроводе, м/с.
Затем из сортамента труб, выпускаемых промышленностью, следует выбрать ближайший по значению фактический внутренний диаметр трубопровода.
На основе технико-экономических расчетов, опыта проектирования и эксплуатации водопроводных сетей установлено, что скорость движения воды в трубах находится в следующих пределах: для труб диаметром до 300 мм – от 0,6 до 1 м/с; для труб диаметром от 300 до 1000 мм – от 1 до 1,5 м/с.
Учитывая, что с течением времени эксплуатации диаметр труб вследствие зарастания отложениями уменьшается, не рекомендуется применять для магистральный трубопроводов внешних водопроводных сетей трубы диаметром меньше 100 мм. Для ответвлений от магистральных трубопроводов можно использовать трубы меньшего диаметра.
Результаты расчетов представим в виде таблицы (табл.4).
Если есть путевые расходы, то для их определения условно принимаем, что подаваемая в водопроводную сеть вода расходуется равномерно по длине сети и, следовательно, количество воды, отдаваемой каждым участком, пропорционально его длине:
,
где - удельный расход, м/(с·м);
- общая длина сети, м.
Тогда путевой расход на расчетном участке будет равен:
,
где - длина расчетного участка, м.
Кроме путевого расхода, по каждому участку сети проходит транзитный расход , который не используется а данном участке.
Как известно из курса гидравлики, расчетный расход линии, подающей равномерно распределенные по ней путевой и одновременно транзитный расходы, равен:
,
где - коэффициент, зависящий от соотношения величины транзитного и путевого расхода и от степени равномерности (по длине) забора виды из линии.
Среднее значении . В этом случае расчетный расход воды на данном участке определяется по формуле:
.
3.3. Расчет потерь напора
После назначения диаметров труб на каждом участке водопроводной сети необходимо определить потери напора в них. Потери напора подразделяются на два вида: потери на трение пот длине трубопровода и потери в местных сопротивлениях (задвижки, краны, отводы и т.п.).
Потери напора на трение по длине в водопроводных трубах можно рассчитать по следующей зависимости:
,
где - потери напора на трение по длине трубопровода, м;
- коэффициент гидравлического сопротивления, зависящий от материала труб, шероховатости их стенок и диаметра (для стальных труб диаметром до 1000 мм );
- скорость движения воды в трубах, м/с;
- длина трубопровода, м;
- внутренний диаметр трубопровода, м;
- ускорение силы тяжести, .
Потери напора на единицу длины трубопровода (на 1 м или 1000 м) называются гидравлическим уклоном, и подчитываются по формуле:
.
Потери напора на трение на всем расчетном участке определяют, умножая найденное значение на длину участка.
Потери напора в местных сопротивлениях определяют по выражению
,
где - безразмерный коэффициент местного сопротивления.
Полные потри напора в трубопроводе определяют суммой потерь напора на трение по длине напора в местных сопротивлениях:
.
Так как потребители, как правило, разбирают воду на некоторой высоте над поверхностью земли, то для обеспечения нормальной работы водопроводной сети она должна располагать необходимым напором. Напор в водопроводной сети должен быть достаточным для того, чтобы обеспечить пропуск расчетных расходов по каждому участку сети и, кроме того, чтобы в каждом пункте потребления воды оставался еще необходимый запас напора, необходимый для нормальной работы водозаборных приборов. Этот напор называют свободным напором. При определении свободного напора выбирают самый отдаленный и высоко расположенный пункт потребления воды, называемый «диктующей» точки, то и все остальные потребители будут иметь воду с напором не меньшим, чем у «диктующей» точки.
Величина свободного напора, равна:
,
где - геометрическая высота расположения «диктующей» точки, м;
- напор, который необходимо обеспечить у водопроводных приборов, м;
- потери напора в трубопроводе от наружного водопровода до «диктующей» точки, м.
Для водоразборных приборов, установленных на внутренней водопроводной сети, не должен быть меньше: для автопоилок 4 м, для разборных кранов – 2 м.
Таблица 4. Результаты гидравлического расчета водопроводной сети
№ участка
, л/с
, м
, м
, м
, м
, м
, м
II
1,8
1,24
1,25
110
1,08
0,22
1,24
III
2,51
1,46
1,25
60
1,08
0,011
1,091
IV
1,08
0,96
1,00
50
1,35
0,055
1,405
V
1,76
1,22
1,25
50
1,08
0,055
1,135
VI
13,22
3,35
1,25
60
1,08
0,011
1,091
VII
15,02
3,57
1,25
50
1,08
0,055
1,135
Итого
7,097
3.4. Расчет емкости бака и высоты водонапорной башни
Водонапорные сооружения служат для создания напора, хранения запасов и регулирования подачи воды в водонапорную сеть. Они бывают с возвышенным напорным баком (водонапорные башни), из которого вода поступает ко всем потребителям самотеком, и с воздушно-водяным котлом, из которого вода к пунктам потребления подается давлением сжатого воздуха (безбашенные установки).
В башенных установках емкость называется водонапорным баком, а к безбашенных – котлом.
Потери объема бака и котла определяют по следующим формулам:
, ,
где - коэффициент часовой неравномерности;
- суточный расход воды, м3;
- допустимое число включений в час;
- давление включения, м.
Если из бака подают воду для тушения пожара, то его объем увеличивают:
,
где - расчетное время тушения пожара, ч ( );
- расход воды на тушение пожара, .
Высоту водонапорной башни определяют, исходя из условия. Чтобы при подаче воды из башни в «диктующей» точке был обеспечен требуемый свободный напор при самом низком уровне воды в баке. Установив для «диктующей» точки необходимый свободный напор, можно определить требуемую высоту водонапорной башни до дна бака, по формуле:
,
где - свободный напор в диктующей точке, м;
- суммарные потери напора на участках сети, расположенных по пути движения воды от башни до «диктующей» точки, м;
- отмети поверхности земли в месте расположения водонапорной башни и «диктующей» точки, м.
3.5. Выбор насосной станции
Вода поднимается из водозаборного сооружения и передается к напорным устройствам и потребителю насосной станции, где для этой цели установлены насосы или водоподъемники.
В сельском хозяйстве применяют все типы водоподъемников, но наиболее распространены насосы лопастного типа.
Основными данными, характеризующими работу насоса, являются производительность, напор, КПД, частота вращения и допустимая высота всасывания.
Насосную станцию подбирают по расчетной производительности и расчетному напору.
Таблица 5. Основные характеристики погружных насосов
Потребители
Марка или тип насоса
Подача, м3/ч
Напор, м
Мощность электродвигателя, кВт
Частота вращения, об/мин
КПД, %
Гарантийный срок службы, мес
Ресурс до первого капитального ремонта, ч
Внутренний диаметр обсадной колонны, мм
Масса, кг
Ферма КРС
ЭЦВ10-120-60
120
60
32
2920
71
12
12500
230
491
Ферма молодняка КРС
1ЭЦВ6-10-50
10
50
2,8
2850
65
12
12500
142
82
Свиноферма
2ЭЦВ6-16-50
16
50
4,5
2850
65
12
12500
142
85
Маслозавод
ТЭЦВ6-10-80
10
80
4,5
2850
64
12
12500
142
82
Жилой сектор
1ЭЦВ-6-6,3-125
6,3
125
4,5
2850
60
12
12500
142
100
3.5.1. Расчет производительности насосной станции
При равномерной подаче воды насосной станцией ее расход рассчитывается по формуле:
,
где - коэффициент, учитывающий расход воды на промывку фильтров, ;
- продолжительность работы насосной станции в сутки, ч;
- максимальный суточный расход в системе.
3.5.2. Расчет напора насосной станции
Полный напор насоса определяется по формуле:
,
где - геометрическая высота подачи, м;
- потери напора во всасывающем трубопроводе, м;
- потери напора в нагнетающем трубопроводе, м.
Геометрическая высота подачи будет складываться из двух составляющих: расстояния от поверхности воды до насоса и от насоса до верхнего уровня воды в баке.
Потери напора во всасывающем и нагнетающем трубопроводе для упрощения расчета можно принять равным , тогда:
.
При выборе насоса должно выполняться условие:
,
где - напор, создаваемый насосом, м.
3.5.3. Расчет мощности для привода насоса
Мощность определяется по формуле:
,
где - плотность подаваемой жидкости;
- секундный расход воды (производительность насоса), м3/с;
- полный напор, м;
- КПД насоса, для центробежных насосов равен 0,5…0,7, для вихревых – 0,25…0,55;
- КПД передачи (0,95…0,97).
.
Список литературы
1. Алешкин В.Р., Рощин П.М. Механизация животноводства / Под. ред. С.В. Мельникова. – М.: Агропромиздат, 1985.
2. Белохов И.П., Четкив А.С. Механизация и электрификация животноводства. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 1984.
3. Галицкий Р.Р., Рудой М.3. Оборудование элеваторов, складов и зерноперерабатывающих предприятий. Т. 2. Оборудование зерноперерабатывающих предприятий. – М.: Колос, 1973.
4. Гусячкин А.М., Ильин В.Е., Идиятуллин Р.Г. Технология и оборудование в растениеводстве. Методические указания к практическим занятиям. – Казань: КФ МЭИ, 1998.
5. Зангиев А.А., Лышко Г.П., Скороходов А.Н. Производственная эксплуатация машинно-тракторного парка. – М.: Колос, 1996.
6. Ковалев Ю.Н. Аппараты молочных линий на фермах. – М.: Агропромиздат, 1985.
7. Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства / Под общей редакцией В.М. Баутина. – М.: Колос, 2000.
8. Спиваковский А.О., Дьячков В.Е. Транспортные машины: Учеб. Пособие. – М.: Машиностроение, 1983.
9. Типовые нормы выработки и расхода топлива на механизированные полевые работы в сельском хозяйстве. Т.1. – М.: Агропромиздат, 1990.
10. Типовые нормы выработки и расхода топлива на механизированные полевые работы в сельском хозяйстве. Т.2. – М.: Агропромиздат, 1990.